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WO2021034108A1 - 배터리모듈용 냉각부재 및 이를 포함하는 배터리모듈 - Google Patents

배터리모듈용 냉각부재 및 이를 포함하는 배터리모듈 Download PDF

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WO2021034108A1
WO2021034108A1 PCT/KR2020/011058 KR2020011058W WO2021034108A1 WO 2021034108 A1 WO2021034108 A1 WO 2021034108A1 KR 2020011058 W KR2020011058 W KR 2020011058W WO 2021034108 A1 WO2021034108 A1 WO 2021034108A1
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WO
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layer
battery module
battery
heat dissipation
cooling member
Prior art date
Application number
PCT/KR2020/011058
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English (en)
French (fr)
Inventor
이환구
Original Assignee
주식회사 아모그린텍
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Publication date
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Priority to US17/636,840 priority patent/US20220302522A1/en
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Definitions

  • the present invention relates to a cooling member, and more particularly, to a cooling member for a battery module and a battery module including the same.
  • the heat dissipation characteristic of the battery module is so important that it influences the performance of the battery.
  • heat in and out is involved, and the amount of heat generated at this time is proportional to the capacity of the unit cell, that is, the number of stacked unit cells.
  • the heat generated during charging and discharging is released during the rest period, and the thicker the battery, the more the heat generated during discharging tends not to be sufficiently discharged during the rest period.
  • the heat generated in this way accumulates in the battery, it causes an increase in the temperature inside the battery, consequently, the battery performance is degraded, and in severe cases, it causes an explosion risk.
  • the battery module when used for driving a motor for an electric vacuum cleaner, an electric scooter or a motor vehicle, especially when a large-capacity secondary battery is applied as the main energy source of an electric vehicle, it is charged and discharged at a high current, so that the heat generated inside the battery The temperature of the battery rises to the temperature.
  • a heat dissipating member for rapidly dissipating heat generated from the unit cell to the outside.
  • the heat dissipation performance of the heat dissipating member is very important.
  • a conductive material such as aluminum, which is a material having high thermal conductivity through contact, may be considered as the heat dissipating member.
  • the heat dissipation member made of the conductive material has excellent thermal conductivity, there is a problem that it is not electrically separated when contacted with a unit cell, that is, does not have insulation.
  • the present invention was devised in consideration of the above points, and a battery capable of effectively transferring heat generated from a battery, which is a heat source, to the outside, cooling the battery with better efficiency, and electrically separating the battery from the battery with the expression of excellent insulation characteristics. It is an object to provide a cooling member for a module and a battery module including the same.
  • another object of the present invention is to provide a cooling member for a battery module implemented so that a process of manufacturing a battery module by assembling a unit cell to a cooling member is very easy and rework is also possible.
  • the present invention is a cooling member for a battery module having a cooling plate that contacts a plurality of battery cells to transfer heat emitted from the battery cells to the outside, wherein the cooling member for the battery module is It includes a predetermined pattern formed to accommodate at least a portion of the outer surface of the battery cell on the main surface, and covers part or all of the outer surface of the cooling plate so as to be interposed between the battery cell and the cooling plate to be accommodated on the predetermined pattern. It provides a cooling member for a battery module including an insulating heat dissipation layer.
  • the pattern may be formed by a cooling plate having a corrugated cross section or an insulating heat dissipating layer having a corrugated cross section.
  • the battery cell may have a cylindrical shape.
  • the cooling plate may include at least one movement passage through which the refrigerant flows.
  • the withstand voltage of the insulating heat dissipation layer may be 5 kV/mm or more.
  • the insulating heat dissipation layer may be a coating layer or a pad layer in which an insulating heat dissipation filler is dispersed in a silicon-based matrix.
  • the insulating heat dissipation layer may have a thickness of 300 to 5000 ⁇ m, more preferably 300 to 1000 ⁇ m, and more preferably 300 to 500 ⁇ m.
  • the shore OO hardness of the insulating heat dissipation layer may be 35 to 50.
  • the insulating heat dissipation layer is a coating layer and further includes a silicon-based primer layer between the coating layer and the cooling plate, or the insulating heat radiation layer is a pad layer and an adhesive layer between the pad layer and the cooling plate to fix the pad layer to the cooling plate. It may further include a fixing member comprising a.
  • the cooling member may further include an insulating member provided in close contact with the insulating heat dissipation layer.
  • the present invention provides a battery module including the cooling member according to the present invention.
  • the present invention provides an electric vehicle including the cooling member according to the present invention.
  • the cooling member for a battery module according to the present invention effectively transfers heat generated from the battery as a heat source to the outside, cools the unit battery with better efficiency, and exhibits excellent insulation characteristics to stably and electrically isolate the battery. Can be minimized.
  • the process of assembling the unit battery and the cooling member is very easy, and rework is also possible, so that the efficiency of the assembly process of the battery module can be remarkably improved.
  • the cooling member for a battery module according to the present invention has great utility for large-capacity electronic components, and can be applied to various industries such as electric vehicles.
  • FIG. 1 is a perspective view of a battery module according to an embodiment of the present invention
  • FIG 2 is a schematic cross-sectional view of a cooling member along the X-X' boundary line in the battery module in Figure 1,
  • FIG. 3 is a view showing the thickness non-uniformity of the insulating heat dissipation layer coated on the patterned cooling plate
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of a battery module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 and 6 are cross-sectional schematic views of a cooling member as another example included in an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a perspective view of a cooling member provided in the battery module according to an embodiment of the present invention.
  • FIGS. 8 and 9 are cross-sectional schematic views of a cooling member as another example provided in the battery module according to an embodiment of the present invention.
  • Example 10 is a photograph of a cooling member implemented according to Example 1, and
  • the cooling member 100 is in contact with a plurality of battery cells 200 (S), preferably in surface contact, and in close contact without air As a result, it is a cooling member for the battery module 1000 to efficiently transfer heat emitted from the battery cell to the outside.
  • the cooling member 100 includes a cooling plate 10 and an insulating heat dissipating layer 20 covering part or all of the outer surface of the cooling plate 10.
  • FIG. 2 illustrates that the insulating heat dissipation layer 20 covers the entire surface of the cooling plate 10, but unlike FIG. 2, the insulating heat dissipation layer 20 may be provided only on a part of the cooling plate 10.
  • the insulating heat dissipation layer is a battery cell 200 ) May be provided at least in a contact area on the main surfaces 100A and 100B of the cooling member 100 in surface contact with the outer surface of the).
  • the cooling plate 10 serves to transfer heat emitted from the battery cell 200 to other cooling components in the battery module 1000 or to a cooling device or cooling component other than the battery module.
  • the shape of the cooling plate 10 is not limited in the case of a shape that is advantageous in contacting all of the plurality of battery cells 200 while maximizing the number of battery cells 200 provided in the permitted space of the battery module 1000 .
  • the cooling plate 10 may be a plate-shaped member having main surfaces 100A, 100B, and more specifically, as shown in FIG. 1, the cooling plate, which is a plate-shaped member having main surfaces 100A, 100B, is longitudinally It may have a shape that is bent multiple times so that the mountains and valleys are repeated, but is not limited thereto.
  • the length, width and thickness of the cooling plate 10 can be appropriately selected in consideration of the volume of the battery module, the number of allowed battery cells, the size of the battery, the presence or absence of a moving channel of the refrigerant therein, and the size of the moving channel. Is not particularly limited to this.
  • the cooling plate 10 may be preferably a material having high thermal conductivity, and for example, may be a metal or alloy known to have thermal conductivity such as aluminum and copper.
  • the cooling plate 10 may be a heat-dissipating plastic provided with a heat-conductive heat-dissipating filler in a polymer matrix.
  • the polymer matrix may be a known thermoplastic resin.
  • the thermally conductive heat dissipation filler is in the group consisting of carbon nanotubes such as single-walled carbon nanotubes, double-walled carbon nanotubes, and multi-walled carbon nanotubes, graphene, graphene oxide, graphite, carbon black, and carbon-metal composites.
  • One or more types of carbon-based heat-radiating fillers, metal-based heat-radiating fillers such as aluminum, copper, and iron, and/or ceramic-based heat-radiating fillers such as alumina, silicon silicon, and boron nitride may be provided.
  • the heat dissipating plastic may be formed of an electrically conductive polymer compound.
  • the cooling plate 10 may include at least one movement passage 1 through which a refrigerant flows in order to more effectively dissipate heat generated from the battery cell 200.
  • the refrigerant may be a known refrigerant, and for example, may be water or glycols.
  • the size of the number of the moving passages 1 may be appropriately changed in consideration of the size of the cooling plate 10 and the desired heat conduction efficiency, so the present invention is not particularly limited thereto.
  • the width and thickness of the cooling plate 10 are determined according to the size of the cell, and there should be no problem in assembling the cell module.
  • the number of moving passages 1 provided therein may be two or more, and may be designed to minimize resistance of the flow of cooling water while maintaining the vertical gap.
  • the insulating heat dissipation layers 20 and 20 ′ provided on the cooling plate 10 described above are insulated to electrically separate the battery cell 200 and the cooling plate 10.
  • the insulating heat dissipation layers 20 and 20 ′ may have a withstand voltage characteristic of 5 kV/mm or more, for example, and more preferably 10 kV/mm to 15 kV/mm.
  • the insulating heat dissipation layer may have a thermal conductivity of 0.8 W/m ⁇ K or more, more preferably 1.0 W/m ⁇ K to 5.0 W/m ⁇ K.
  • the insulating heat dissipation layers 20 and 20 ′ due to the insulating heat dissipation layers 20 and 20 ′, an air layer may not be substantially included at the interface between the battery cell 200 and the cooling plate 10, and thus more improved heat transfer characteristics may be expressed. .
  • the insulating heat dissipation layer 20 as shown in FIG. 2 is a coating layer covering at least a part of the cooling plate 10, or the insulating heat radiation layer 20 ′ as shown in FIG. 5 is formed through the fixing member 34. It may be a pad layer attached in close contact with the cooling plate.
  • the difference between the coating layer and the pad layer is that in the case of the coating layer, the insulating heat-radiating layer forming composition is directly treated on the cooling plate 10 to form the insulating heat-radiating layer 20 having a predetermined thickness, and the insulating heat-radiating layer without a separate fixing member There is an advantage that 20 can be directly attached to the surface of the cooling plate 10 having various shapes. In addition, since there is no separate fixing member, thermal resistance due to this does not occur, so that heat generated from the battery cell 200 may be more efficiently transferred. In the case of the pad layer, a separate fixing member 34 is required as the insulating heat dissipating layer forming composition is made of a pad or sheet having a predetermined thickness and then applied to the cooling plate 10.
  • the insulating heat dissipation layers 20 and 20 ′ in addition to the compressive deformation force, as a physical property for maintaining the contact state with the battery cell even after the vibration applied from the outside after contacting the battery cell 200
  • it has a predetermined adhesive property
  • it may be difficult to continuously attach the pad layer to the cooling plate 10 with only the predetermined adhesive property, and thus, it is attached to the cooling plate 10 through a separate fixing member 34.
  • the pad layer may be larger than the coating layer in terms of heat resistance, but the adhesion property fixed to the cooling plate 10 may be better, and it is easy to manufacture to have a uniform thickness, so that it can express a constant heat dissipation property regardless of its location.
  • the cooling plate 10 matches the shape of the outer surface of the battery cell 200 in order to accommodate a part of the outer surface of the battery cell 200. It is manufactured in a shape that is manufactured in a shape that corresponds to the cylindrical battery cell 200, for example, a cooling plate having a cross section of a waveform in which the peaks (a 1 , a 2 ) and valleys (b 1) are continuous in the longitudinal direction. It is not easy to prepare a coating layer having a uniform thickness by treating the composition for forming an insulating heat dissipation layer in (10).
  • the insulating heat-dissipating layer-forming composition processed on the top of the cooling plate 10 may flow from the mountain (a 1 ,a 2 ) to the valley (b 1 ) direction due to its liquid property and gravity, and thus the mountain ( A 1 , a 2 )
  • the thickness d 1 of the insulating heat dissipating layer 20 ′′ formed near the valleys b 1 may be thinner than the thickness d 2 of the insulating heat dissipating layer 20 ′′ formed near the valleys b 1.
  • the possibility of short circuit due to deterioration of the withstand voltage characteristics increases in the vicinity of the mountains (a 1 , a 2 ), and the heat resistance increases due to the increased thickness in the vicinity of the valleys (b 1) and the heat transfer efficiency decreases.
  • the curvature of the concave portion decreases, as the contact area with the battery decreases compared to the initial design, the reduction in heat transfer efficiency may be further increased.
  • the insulating heat dissipation layers 20 and 20' are manufactured as a pad layer and attached to the cooling plate 10, the advantage of providing an insulating heat dissipation layer having a uniform thickness regardless of the shape and location of the cooling plate 10 is have.
  • the above-described insulating heat dissipation layers 20 and 20 ′ may have a form in which the heat dissipation filler 22 in the polymer matrix 21 is dispersed.
  • the polymer matrix 21 may be a typical polymer compound itself capable of forming a sheet having a predetermined thickness, or may be formed by crosslinking a polymer compound.
  • the insulating heat dissipation layer 20 is suitable for proper hardness, compression characteristics, and external force so that the insulating heat dissipation layer 20 can be completely maintained even with an external force applied in the vertical direction or the left and right directions of the battery cell 200 and the cooling member 100.
  • the insulating heat dissipation layers 20 and 20 ′ may have a shore hardness of 60 or less, and as another example, 35 to 50. If the shore hardness exceeds 50, the improvement in heat dissipation characteristics may be insignificant as it is difficult to sufficiently express the adhesion of the interface between the battery cell 200 and the insulating heat dissipation layer 20 because the compressive deformation of the insulating heat dissipation layer 200 is small. .
  • the Shore hardness disclosed in the present invention means the shore OO hardness.
  • the polymer matrix 21 of the insulating heat dissipation layers 20 and 20' is not limited if it is a material capable of expressing the above-described physical properties.
  • epoxy which is widely used as a conventional matrix, it is difficult to satisfy the above-described physical properties due to its high hardness, and it can be easily broken according to the vertical and horizontal movement of the battery cell 200, so that the insulating heat dissipating layers 20 and 20 ′ according to the present invention ) Is not preferable as a polymer matrix material.
  • the polymer matrix 21 may be made of a silicone-based material, an acrylic-based material, and more preferably a silicone-based material.
  • the polymer matrix 21 may be crosslinked by addition polymerization of polydimethylsiloxane containing a vinyl group at the end, and through this, it may be advantageous to achieve all of the above-described physical properties and to implement a coating layer having a uniform thickness. .
  • the heat dissipation filler 22 is used, among the conventional heat dissipation fillers provided in the heat dissipation coating layer, having a large resistance and/or dielectric constant.
  • the heat dissipation filler 22 may be made of alumina, yttria, zirconia, aluminum nitride, boron nitride, silicon nitride, silicon carbide, and single crystal silicon.
  • the heat dissipation filler 22 may have an average particle diameter of 0.5 to 200 ⁇ m.
  • the heat dissipation filler may have an average particle diameter of 50 ⁇ m or less, and as another example, 20 to 40 ⁇ m.
  • the particle diameter of the heat dissipating filler is the diameter when the shape is spherical, and when the shape is polyhedral or irregular, it means the longest distance among the linear distances between two different points on the surface.
  • the heat dissipation filler 22 is the heat dissipation filler in order to increase the content in the insulating heat dissipation layers 20 and 20 ′ and minimize the deterioration of the flexibility and compression characteristics of the insulating heat dissipation layers 20 and 20 ′ due to the heat dissipation filler.
  • the heat dissipation filler includes a first heat dissipation filler having a particle diameter of 1 to 5 ⁇ m, a second heat dissipating filler having a particle size of 10 to 20 ⁇ m, and a third heat dissipating filler having a particle size of 25 to 40 ⁇ m. It may be included in a weight ratio of 5, through which the content in the insulating heat dissipation layer is increased to 80% by weight or more, and it may be advantageous to achieve the desired effect.
  • the heat dissipation filler 22 may contain 50 to 95% by weight, preferably 60 to 85% by weight of the insulating heat dissipation layer 20, 20', through which heat dissipation while minimizing degradation of insulation properties The properties can be improved.
  • the insulating heat dissipation layers 20 and 20 ′ may have a thickness of 300 to 5000 ⁇ m, more preferably 300 to 1000 ⁇ m, and more preferably 300 to 500 ⁇ m.
  • the thickness is less than 300 ⁇ m, it may be difficult to express compression characteristics for close contact with a large contact area after the battery cells 200 are accommodated in the patterns formed on the cooling members 100 and 100 ′, and there is a concern about deterioration of the insulation characteristics.
  • a difference in thickness of the insulating heat dissipation layer may be caused in the mountain portion and the valley portion of the pattern formed on the cooling plate 10, and the insulating property may be problematic because the thickness of the insulating heat radiation layer formed on the mountain portion becomes thin.
  • the thickness exceeds 5000 ⁇ m, heat resistance increases, and smooth heat dissipation may be difficult.
  • it may be difficult to implement the corresponding thickness through coating on the pattern formed on the cooling plate 10, and it may not be easy to attach the pad layer to the pattern even when it is implemented as a pad layer and then attached.
  • it may be difficult to attach without lifting in accordance with the shape of the pattern because the flexibility is lowered. It may be preferably 1 ⁇ m or less, and when it exceeds this, it may be very difficult to implement the insulating heat dissipation layer through coating. Accordingly, it is possible to implement a predetermined thickness through the coating, the process is easy even when attached, and may have a thickness of 300 ⁇ 500 ⁇ m more preferably to be fixed on the cooling plate in close contact with various shapes of patterns.
  • the insulating heat dissipation layer may have a thickness of 300 to 1000 ⁇ m and a shore hardness of 35 to 50, and through this, it may be advantageous to realize an increased heat dissipation characteristic while securing the insulating characteristics.
  • the insulating heat-dissipating layer forming composition for forming the insulating heat-radiating layers 20 and 20' will be described.
  • polydimethylsiloxane containing a vinyl group which is a silicone resin as a binder resin, at the end, and alumina as a heat-dissipating filler.
  • a solvent and may further contain a catalyst or a curing agent required for other curing.
  • the viscosity may be 50,000 to 200,000 cPs, through which it is easy to form a coating layer having a thickness of 300 ⁇ m or more, and if the viscosity is not satisfied, it may be difficult to form a coating layer having a thickness of 300 ⁇ m or more.
  • the insulating heat dissipation layer forming composition may be formed by impregnation when coating, but in the other method, the cooling plate 10 having a curved pattern has a thickness of 300 ⁇ m or more and uniform regardless of location. It may be difficult to form an insulating heat dissipating layer with a thickness.
  • the insulating heat dissipating layer-forming composition processed on the cooling plate 10 may be cured through heat as an example, and the curing condition may be 10 to 30 minutes at 130 to 160°C. However, curing conditions can be appropriately changed in consideration of the type of binder resin used.
  • a primer layer between the cooling plate 10 and the insulating heat radiation layer 20 may be further included.
  • the primer layer 30 may help to improve adhesion characteristics of the insulating heat dissipation layer 20, which is a coating layer.
  • the primer layer 30 may have a thickness of 5 to 30 ⁇ m, and if it is less than 5 ⁇ m, peeling of the insulating heat dissipating layer, which is a coating layer, may occur due to external force such as vibration, and when it exceeds 30 ⁇ m, the effect of improving adhesion properties is insignificant, There is a concern that heat dissipation characteristics may deteriorate due to an increase in thermal resistance.
  • the primer layer 30 may preferably use a silicone-based primer, thereby further improving the adhesion characteristics of the insulating heat dissipation layer using a silicone-based resin as a matrix.
  • the fixing member 34 is a known adhesive or
  • the fixing member 34 may be used without limitation.
  • it may include an adhesive layer, preferably an adhesive layer having an adhesive force of 2000 gf/inch or more, and there is no limitation in use in the case of a material capable of expressing the corresponding physical properties.
  • the adhesive layer may be a silicone adhesive or an acrylic adhesive.
  • the adhesive layer may have a thickness of 10 to 100 ⁇ m, for example, 50 ⁇ m.
  • the fixing member 34 may be provided with adhesive layers 31 and 33 on both sides of the support layer 32, and the support layer 32 secures the mechanical strength of the fixing member composed of only an adhesive layer or an adhesive layer.
  • it may be a PET film.
  • the thickness of the support layer 24 may be 10 to 50 ⁇ m, for example, 25 ⁇ m.
  • the adhesive layer 31 may be a silicone-based adhesive layer in contact with the insulating heat dissipation layer 20 ′, which is a silicone pad layer, and the adhesive layer 33 in contact with the cooling plate 10 ) May be an acrylic adhesive layer, through which it may be advantageous in expressing more improved fixing characteristics to the cooling plate 10 on which the pattern is formed.
  • pressure may be applied to the insulating heat dissipation layer 20', which is a silicon pad layer due to close contact with the battery cell.
  • the silicone-based adhesive has excellent flexibility, compression characteristics, and elastic properties, it is applied to the insulating heat dissipation layer 20'.
  • the interface with the insulating heat dissipation layer 20 ′ is not lifted and the adhesion state can be maintained even under pressure. If an adhesive layer having no flexibility or compression characteristics is used, even if the adhesive strength is excellent, when pressure is applied to the insulating heat-dissipating layer 20', the interface between the insulating heat-dissipating layer 20' and the adhesive layer is lifted or cracks in the adhesive layer, etc. There is a risk of damage.
  • the thickness may be 50 ⁇ m to 2.5 mm, or 50 to 1000 ⁇ m, but is not limited thereto.
  • the cooling members 100 and 100 ′ described above may further include an insulating member to further improve insulating properties.
  • the cooling member 100" may be provided with an insulating member 40 in close contact with the insulating heat dissipating layer 20. Between the insulating member 40 and the insulating heat dissipating layer 20 The air layer may not be substantially present in the air layer, thereby preventing a decrease in heat transfer efficiency due to the air layer, and for this purpose, the insulating member 40 may be made of a material having a heat shrinkage property to have excellent adhesion.
  • the above-described cooling member (100, 100', 100") is a plate shape having a predetermined length along the longitudinal direction, or, as shown in FIG. 7, each battery cell while increasing the number of battery cells in a limited space of the battery module.
  • the cooling member 110 may be bent two or more times along the length direction, but is not limited thereto.
  • the cooling members 100, 100 ′, 100 ′′ having the above-described cooling plate 10 and the insulating heat dissipation layers 20 and 20 ′ have at least a portion of the outer surface of the battery cell 200 in a longitudinal direction so as to be in surface contact. Accordingly, a predetermined pattern is formed on the main surfaces 100A and 100B of the cooling members 100, 100', 100".
  • the pattern may have a shape that matches at least a portion of the outer surface of the battery cell 200, through which an air layer between the battery cell 200 and the main surfaces 100A, 100B of the cooling member 100, 100', 100"
  • the pattern is derived by the cooling plate 10 of the corrugated cross section as shown in FIGS. 1 to 3, or FIGS. 8 and 9 It may be derived from the insulating heat dissipation layers 26 and 26 ′ of the corrugated cross-section formed on the cooling plate 11 in the form of a plate that is not curved as shown in FIG.
  • the corrugated cross section is the shape of the outer surface of the battery cells 200 and 210, the area of the main surface of the cooling member 100,100',100",120,120' in surface contact with the outer surface, and the cooling member 100,100',100",120,120') It may be appropriately modified in consideration of the distance between the battery cells 200 and 210 disposed along the length direction.
  • the insulating heat dissipation layers 26 and 26 ′ shown in FIGS. 8 and 9 have a pattern formed so that the upper and lower waveforms are symmetrical with respect to the cooling plate 11, but are not limited thereto. It can be formed to be asymmetrical between the waveforms formed in, and the size and shape of the waveforms can be different. In addition, it should be noted that the waveform formed on the top may be repeated with the same shape and size, or may include waveforms of different shapes and sizes.
  • the cooling plate 11 may also include at least one moving channel 2 through which a refrigerant can flow.
  • the insulating heat dissipation layers 26 and 26 ′ may be molded to have a corrugated cross-section, and may be, for example, a molded layer including the heat dissipation filler 28 in the polymer mattress 27.
  • the shaping layer is the same as described in the above-described insulating heat dissipation layer 20, which is a coating layer, and will be omitted below.
  • the present invention is arranged by surface contacting a plurality of battery cells 200 and 210 on a predetermined pattern formed on the main surfaces of the cooling members 100,100',100",110,120 and the cooling members 100,100',100", 110,120 It is possible to implement the battery modules 1000, 2000, 2000'.
  • the battery cells 200 and 210 may be used without limitation in the case of a known secondary battery, and may be, for example, a lithium ion battery.
  • the battery cells 200 and 210 may have an appropriate size in consideration of a desired electric capacity of the battery module.
  • the shape of the battery cells 200 and 210 may be cylindrical, but is not limited thereto, and a known battery shape may be employed without limitation. Also,
  • the number of battery cells 200 and 210 included in the battery modules 1000, 2000 and 2000' may be appropriately changed in consideration of the electric capacity and volume of the battery modules 1000 and 2000, and thus the present invention is not limited thereto.
  • a waveform pattern as shown in FIG. 1 was formed on a flat aluminum member.
  • the breakdown voltage of the insulating heat dissipation layer of the implemented cooling member was 6.5kV/mm, the thermal conductivity was 1.5W/m ⁇ K, and the shore OO hardness was 45.
  • the Shore OO hardness was implemented by the same method so that the final thickness of the insulating heat dissipating layer forming composition on the release film was 400 ⁇ m, and then the Shore OO hardness of the prepared pad-type insulating heat dissipating layer was measured.
  • Example 2 Prepared in the same manner as in Example 1, but without treating the composition for forming an insulating heat dissipation layer on the cooling plate, and surrounding the cooling plate with a PI insulating film having a thickness of 25 ⁇ m, and having a total thickness of 6.5 mm (protrusion 2.5 mm).
  • a cooling member as shown in FIG. 11 was formed around a rubber pad with a protrusion.
  • Example 1 Comparative Example 1 TC1 temperature (°C) 76 120 TC2 temperature (°C) 69.4 59.7 ⁇ T(°C) 6.6 60.3
  • the cooling member according to Example 1 provided with an insulating heat dissipation layer has a significantly lower temperature than Comparative Example 1 on the side of the heating source and on the opposite side, and the heat dissipation characteristic through the small temperature difference between both sides of the cooling plate. It can be seen that it is very good.
  • a flat cooling plate having a width of 15 cm made of aluminum was prepared.
  • a pattern in which mountains and valleys are alternately formed in the longitudinal direction as shown in FIG. 1 was formed so that 1/3 of the circumference was accommodated in the cross section of a cylindrical battery having a diameter of 10 cm.
  • the same insulating heat dissipation layer as used in Example 1 was formed by the same method to implement the cooling member shown in Table 2 below.
  • Example 2 It was manufactured in the same manner as in Example 2, but the thickness, hardness, and material of the insulating heat dissipating layer were changed as shown in Table 2 below to form a cooling member as shown in Table 2 below.
  • Examples 5 to 6 increased the curing degree to control the shore hardness, and specifically, the curing time was changed to 25 minutes and 45 minutes, respectively, to implement an insulating heat dissipating layer having a shore hardness of 50 and 60.
  • Example 7 uses the same type of heat dissipating filler in the same amount as Example 1, but 3 parts by weight of the curing agent DICY per 100 parts by weight of the bisphenol A epoxy component (Kukdo, YG-011) as the matrix forming component, and the solvent 200 parts by weight of methyl ethyl ketone was mixed to prepare a composition for forming an insulating heat dissipating layer, and cured at 150° C. for 30 minutes.
  • the curing agent DICY per 100 parts by weight of the bisphenol A epoxy component (Kukdo, YG-011) as the matrix forming component
  • solvent 200 parts by weight of methyl ethyl ketone was mixed to prepare a composition for forming an insulating heat dissipating layer, and cured at 150° C. for 30 minutes.
  • a cylindrical aluminum conduit having a diameter of 10 cm and a length of 15 cm corresponding to the cylindrical battery was prepared.
  • three PTC elements (0.4A, 3.4W), which are heat sources, were attached to the inner wall of the conduit to be separated from each other.
  • a cylindrical aluminum conduit prepared in one valley of one side of the cooling member according to Examples 2 to 7 was accommodated, and then a current was applied to the PTC element to generate heat, and one side of the cooling member on the side where the aluminum conduit was accommodated and the opposite side.
  • Example 2 After measuring the temperature of, the temperature difference was calculated, and the heat dissipation characteristics compared to Example 2 were examined by showing the temperature difference calculated in the other examples as a relative percentage in Table 2 based on the temperature difference of Example 2 as 100%.
  • the heat dissipation characteristic is greater than 100%, it means that the temperature difference between one side of the heating source side and the opposite side is greater, which means that the heat dissipation property in the thickness direction is worse than that of Example 2.
  • Example 2 Example 3
  • Example 4 Example 5
  • Example 6 Example 7
  • Matrix material Polydimethylsiloxane containing crosslinked vinyl group ends
  • Crosslinked bisphenol A type epoxy Thickness( ⁇ m) 400 300 200
  • 400 400 400
  • 60 - Heat dissipation characteristics (%) 100 105 121 103 114 143
  • the heat dissipation characteristics should be improved by reducing the thermal resistance.
  • the shore OO hardness is the same as 45
  • the heat dissipation characteristics of Example 4 having a thickness of less than 300 ⁇ m were large compared to Example 3. Fell down. This result is expected to be a result that the amount of compressive deformation of the insulating heat dissipating layer due to the reduction in thickness is small, and thus the adhesion or the contact area between the outer surface of the cylindrical aluminum conduit and the insulating heat dissipating layer is reduced.
  • Example 6 Even when the thickness is the same as 400 ⁇ m, when the shore hardness is increased to 50 and 60, respectively, the heat dissipation characteristics are deteriorated, and in particular, it can be seen that the heat dissipation characteristics of Example 6 are significantly reduced compared to Example 5.
  • Example 7 in which the material was changed to epoxy, the heat dissipation characteristics were significantly lower than that of Example 2.

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Abstract

배터리모듈용 냉각부재가 제공된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리모듈용 냉각부재는 다수개의 배터리셀과 접촉하여 상기 배터리셀에서 방출되는 열을 외부로 전달시키는 냉각판을 구비한 배터리모듈용 냉각부재로서, 상기 냉각부재는 길이방향을 따라서 주면에 상기 배터리셀의 외부면 적어도 일부를 수용하도록 소정의 패턴을 포함하고, 상기 소정의 패턴 상에 수용될 배터리셀과 냉각판 사이에 개재되도록 상기 냉각판의 외부면 일부 또는 전부를 피복하는 절연성 방열층을 포함하여 구현된다. 이에 의하면, 열원인 배터리에서 발생되는 열을 외부로 효과적으로 전달시켜 단위 배터리를 보다 우수한 효율로 냉각시키면서 우수한 절연특성의 발현으로 배터리를 안정적으로 전기적 분리시킬 수 있어서 폭발이나 화재를 최소화할 수 있다. 또한, 단위 배터리와 냉각부재를 조립하는 공정이 매우 용이하며, 재작업도 가능하여 배터리모듈의 조립공정 효율이 현저히 향상될 수 있다. 이로 인해 본 발명에 따른 배터리모듈용 냉각부재는 대용량의 전장부품에 활용도가 크고, 전기자동차 등 각종 산업전반에 응용될 수 있다.

Description

배터리모듈용 냉각부재 및 이를 포함하는 배터리모듈
본 발명은 냉각부재에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 배터리모듈용 냉각부재 및 이를 포함하는 배터리모듈에 관한 것이다.
전지 모듈의 열 방출 특성은 전지의 성능을 좌우할 정도로 매우 중요하다. 전지의 충방전시 열 출입이 수반되며, 이때 발생하는 열량은 단위전지의 용량, 즉 스택킹된 단위전지의 수에 비례한다. 다만, 충방전시 발생한 열은 휴지기 동안에 방출되게 되는데, 두꺼운 전지일수록 방전시 발생한 열이 휴지기 동안에 충분히 방출되지 않는 경향이 있다. 이와 같이 발생한 열이 전지 내에 누적될 경우, 전지내부의 온도 상승을 초래하고 결과적으로 전지 성능이 저하시키며, 심한 경우 폭발의 위험을 초래하게 된다. 특히, 상기 전지 모듈이 전동 청소기, 전동 스쿠터 또는 자동차용의 모터 구동용, 특히 전기자동차의 주 에너지원으로서 대용량 이차 전지가 적용되는 경우, 대전류로 충방전되기 때문에, 전지 내부에서 발생되는 열에 의해 상당한 온도까지 전지의 온도가 상승하게 된다.
한편, 전지모듈에 구비되는 각각의 단위전지 간에는 전기적 분리 및 난연특성이 매우 중요하다. 단위전지 간에 전기적 절연과 난연이 되지 않을 경우 큰 폭발이나 화재의 위험이 상존한다. 또한, 단위전지들 각각과 연결되되 단위전지와 전기적으로 연결되지 않는 부품에 의도하지 않게 연쇄적으로 화염이 전이되 전지모듈을 구비한 장치나, 기기 전체적으로 화재가 확산될 수 있어서 전지모듈 내 부품과 단위전지 간에도 전기적 분리 및 난연이 매우 중요하다. 따라서 전지모듈 내 단위전지와 전기적 연결을 목적으로 하지 않는 부품의 경우 단위전지에서 발생하는 누설에도 전기를 다른 곳으로 전달시키지 못하도록 일정수준 이상의 절연성이 요구된다.
전지모듈 내 단위전지와 전기적 연결을 목적으로 하지 않는 부품 중 단위전지에서 발생되는 열을 외부로 빠르게 방출시키 위한 방열부재가 있을 수 있다. 전지모듈 내 구비되는 단위전지의 개수나 용량이 증가할수록 발생되는 열의 양은 함께 증가하므로 방열부재의 방열성능이 매우 중요하다. 이로 인해 통상적으로 접촉을 통한 열전도도가 높은 재질인 알루미늄과 같은 도전성의 재질이 방열부재로 고려될 수 있다. 그러나 상기 도전성 재질의 방열부재는 열전도도가 우수한 반면에 단위전지와 접촉 시 전기적으로 분리되지 않는, 즉 절연성을 갖추지 못한 문제가 있다.
이에 최근에는 불가피하게 사용되는 도전성 재질의 방열부재와 단열전지 사이에 절연부재를 개재시켜 전지모듈을 구성하는 연구가 활발히 이루어지고 있는데, 절연부재는 방열성능이 없음에 따라서 단위전지에서 발생하는 열을 방열부재로 전달시키지 못하는 문제가 있다. 또한, 절연부재와 방열부재를 함께 구비해서 절연과 방열을 동시에 달성하려는 경우에도 절연부재와 단위전지, 절연부재와 방열부재 사이의 계면에 존재하는 공기층으로 인한 단열효과로 열의 이동이 매우 용이하지 않은 문제가 있다.
이에 따라서 다수개의 단위전지에서 발생하는 많은 양의 열을 빠르게 외부로 전달시키면서도, 절연성이 우수하여 단위전지와 접촉되더라도 전기적으로 분리시킬 수 있는 냉각부재에 대한 연구가 시급한 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로, 열원인 배터리에서 발생되는 열을 효과적으로 외부로 전달시켜 배터리를 보다 우수한 효율로 냉각시키면서 우수한 절연특성의 발현으로 배터리와 전기적으로 분리시킬 수 있는 배터리모듈용 냉각부재 및 이를 포함하는 배터리모듈을 제공하는데 목적이 있다.
또한, 본 발명은 냉각부재에 단위전지를 조립하여 배터리 모듈을 제조하는 공정이 매우 용이하고, 재작업도 가능하도록 구현된 배터리모듈용 냉각부재를 제공하는데 다른 목적이 있다.
상술한 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 다수 개의 배터리셀과 접촉하여 상기 배터리셀에서 방출되는 열을 외부로 전달시키는 냉각판을 구비한 배터리모듈용 냉각부재로서, 상기 배터리모듈용 냉각부재는 길이방향을 따라서 주면에 배터리셀의 외부면 적어도 일부를 수용하도록 형성된 소정의 패턴을 포함하고, 상기 소정의 패턴 상에 수용될 배터리셀과 냉각판 사이에 개재되도록 상기 냉각판의 외부면 일부 또는 전부를 피복하는 절연성 방열층을 포함하는 배터리모듈용 냉각부재를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 패턴은 파형단면의 냉각판 또는 파형단면의 절연성 방열층에 의해 형성된 것일 수 있다.
또한, 상기 배터리셀은 원통형일 수 있다.
또한, 상기 냉각판은 내부에 냉매가 흐르는 이동통로를 적어도 하나 구비할 수 있다.
또한, 상기 절연성 방열층의 내전압이 5kV/mm 이상일 수 있다.
또한, 상기 절연성 방열층은 실리콘계 매트릭스 내 절연성 방열필러가 분산된 코팅층 또는 패드층일 수 있다.
또한, 상기 절연성 방열층은 두께가 300 ~ 5000㎛일 수 있고, 보다 바람직하게는 300 ~ 1000㎛, 더 바람직하게는 300 ~ 500㎛일 수 있다. 또한, 이때 절연성 방열층의 쇼어 OO 경도가 35 ~ 50일 수 있다.
또한, 상기 절연성 방열층은 코팅층이며 상기 코팅층과 냉각판 사이에 실리콘계 프라이머층을 더 포함하거나 상기 절연성 방열층은 패드층이며 상기 패드층을 냉각판에 고정시키기 위하여 패드층과 냉각판 사이에 점착층을 포함하는 고정부재를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 냉각부재는 절연성 방열층 상에 밀착되어 구비되는 절연부재를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명은 본 발명에 따른 냉각부재를 포함하는 배터리모듈을 제공한다.
또한, 본 발명은 본 발명에 따른 냉각부재를 포함하는 전기자동차를 제공한다.
본 발명에 따른 배터리모듈용 냉각부재는 열원인 배터리에서 발생되는 열을 외부로 효과적으로 전달시켜 단위 배터리를 보다 우수한 효율로 냉각시키면서 우수한 절연특성의 발현으로 배터리를 안정적으로 전기적 분리시킬 수 있어서 폭발이나 화재를 최소화할 수 있다.
또한, 단위 배터리와 냉각부재를 조립하는 공정이 매우 용이하며, 재작업도 가능하여 배터리모듈의 조립공정 효율이 현저히 향상될 수 있다. 이로 인해 본 발명에 따른 배터리모듈용 냉각부재는 대용량의 전장부품에 활용도가 크고, 전기자동차 등 각종 산업전반에 응용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리모듈의 사시도,
도 2는 도 1에서 배터리모듈에서 X-X'경계선에 따른 냉각부재의 단면모식도,
도 3은 패턴이 형성된 냉각판에 코팅된 절연성 방열층의 두께불균일을 도시한 도면,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리모듈의 단면모식도,
도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시예에 포함되는 다른 일예로서 냉각부재의 단면모식도,
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리모듈에 구비되는 냉각부재의 사시도,
도 8 및 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리모듈에 구비되는 다른 일예로서 냉각부재의 단면모식도,
도 10은 실시예1에 따라서 구현된 냉각부재의 사진, 그리고
도 11은 비교예1에 따라서 구현된 냉각부재의 사진이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 부가한다.
도 1 내지 3을 참조하여 설명하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각부재(100)는 다수 개의 배터리셀(200)과 접촉(S), 바람직하게는 면접촉 하고, 접하는 계면을 공기없이 밀착시켜서 상기 배터리셀에서 방출되는 열을 외부로 효율적으로 전달시키기 위한 배터리모듈(1000)용 냉각부재이다.
상기 냉각부재(100)는 냉각판(10)과 상기 냉각판(10)의 외부면 일부 또는 전부를 피복하는 절연성 방열층(20)을 포함한다. 도 2는 절연성 방열층(20)이 냉각판(10)의 전면을 피복하는 것으로 도시되었으나, 도 2와 다르게 냉각판(10)의 일부에만 구비될 수 있고 이 경우 절연성 방열층은 배터리셀(200)의 외부면과 면접촉 하는 냉각부재(100)의 주면(100A,100B) 상의 접촉영역 내에 적어도 구비될 수 있다.
상기 냉각판(10)은 배터리셀(200)에서 방출되는 열을 배터리모듈(1000) 내 다른 냉각부품이나, 배터리모듈 외 냉각장치나 냉각부품으로 전달하는 기능을 담당한다. 상기 냉각판(10)의 형상은 허용된 배터리모듈(1000) 공간 내 구비되는 배터리셀(200)의 개수를 최대로 하면서 다수 개의 배터리셀(200)과 모두 접촉되기에 유리한 형상의 경우 제한이 없다. 일예로 상기 냉각판(10)은 주면(100A,100B)을 갖는 판상의 부재일 수 있고, 더 구체적으로 도 1에 도시된 것과 같이 주면(100A,100B)을 갖는 판상의 부재인 냉각판이 길이방향으로 산과 골이 반복되도록 다수 회 절곡된 형태일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 냉각판(10)의 길이, 폭 및 두께는 배터리모듈의 부피, 허용되는 배터리셀 개수, 배터리 크기 및 내부에 냉매의 이동채널의 포함유무와 이동채널의 크기를 고려해 적절히 선택될 수 있으므로 본 발명은 이에 대해 특별히 한정하지 않는다.
또한, 상기 냉각판(10)은 열전도성이 높은 재질이 바람직할 수 있고, 일예로 알루미늄, 구리 등의 열전도성이 있는 것으로 알려진 금속 또는 합금일 수 있다. 또는 상기 냉각판(10)은 고분자매트릭스 내 열전도성 방열필러가 구비된 방열플라스틱일 수 있다. 이때, 상기 고분자매트릭스는 공지된 열가소성 수지일 수 있다. 또한, 상기 열전도성 방열필러는 단일벽 탄소나노튜브, 이중벽 탄소나노튜브, 다중벽 탄소나노튜브와 같은 탄소나노튜브, 그래핀, 그래핀 옥사이드, 그라파이트, 카본블랙 및 탄소-금속 복합체로 이루어진 군에서 1종 이상의 탄소계 방열필러나, 알루미늄, 구리, 철 등의 금속계 방열필러, 및/또는 알루미나, 실리콘규소, 질화붕소와 같은 세라믹계 방열필러가 구비될 수 있다. 또는, 상기 방열플라스틱은 전기전도성 고분자 화합물로 형성된 것일 수도 있다.
또한, 상기 냉각판(10)은 배터리셀(200)에서 발생하는 열을 보다 효과적으로 방출시키기 위해 내부에 냉매가 흐르는 이동통로(1)를 적어도 하나 구비할 수 있다. 상기 냉매는 공지된 냉매일 수 있으며, 일예로 물, 글라이콜류일 수 있다. 또한, 상기 이동통로(1)의 개수 크기는 냉각판(10)의 크기와 목적하는 열전도효율을 고려하여 적절히 변경될 수 있어서 본 발명은 이에 대해 특별히 한정하지 않는다. 일예로 상기 냉각판(10)의 폭과 두께는 셀의 크기에 따라 결정되며 셀모듈 조립에 문제가 없어야 한다. 내부에 구비된 이동통로(1)의 개수는 2개 이상으로 상하 간격을 유지하면서 냉각수의 흐름의 저항이 최소화 되도록 설계될 수 있다.
다음으로 도 1 내지 도 5에 도시된 것과 같이 상술한 냉각판(10) 상에 구비되는 절연성 방열층(20,20')은 배터리셀(200)과 냉각판(10)을 전기적으로 분리시키는 절연 특성과, 배터리셀(200)과 냉각판(10) 사이의 계면의 열저항을 감소시켜 배터리셀(200)에서 방출된 열을 냉각판(10)으로 빠르게 전달시킬 수 있는 방열 특성을 동시에 갖는 층이다. 상기 절연성 방열층(20,20')은 일예로 내전압특성이 5kV/mm 이상이며, 보다 바람직하게는 10kV/mm ~ 15kV/mm일 수 있다. 또한, 상기 절연성 방열층은 열전도율이 0.8 W/m·K 이상, 보다 바람직하게는 1.0 W/m·K ~ 5.0 W/m·K 일 수 있다.
또한, 상기 절연성 방열층(20,20')으로 인해서 배터리셀(200)과 냉각판(10) 사이의 계면에 공기층이 실질적으로 포함되지 않을 수 있고, 이를 통해 보다 향상된 열전달 특성을 발현할 수 있다. 또한, 배터리셀(200)과 냉각판(10) 간의 밀착특성, 밀착면적을 증가시킴으로써 배터리셀(200)로부터 열이 효과적으로 냉각판(10)으로 전달되기 유리하다. 이를 위해 도 2에 도시된 같이 절연성 방열층(20)은 냉각판(10)의 적어도 일부를 덮는 코팅층이거나, 도 5에 도시된 것과 같이 절연성 방열층(20')은 고정부재(34)를 통해 냉각판에 밀착하여 부착된 패드층일 수 있다. 상기 코팅층과 패드층의 차이는 코팅층의 경우 냉각판(10)에 직접 절연성 방열층 형성조성물이 처리되어 소정의 두께를 갖는 절연성 방열층(20)을 형성한 것이며, 별도의 고정부재 없이도 절연성 방열층(20)이 직접 다양한 형상을 갖는 냉각판(10) 표면에 부착될 수 있는 이점이 있다. 또한, 별도의 고정부재가 없음에 따라서 이로 인한 열 저항이 발생하지 않아서 배터리셀(200)에서 발생한 열의 전달이 보다 효율적일 수 있다. 상기 패드층의 경우 절연성 방열층 형성조성물이 소정의 두께를 가지는 패드, 시트로 제조된 뒤 냉각판(10)에 적용된 것으로써 별도의 고정부재(34)가 필요하다. 본 발명의 일 실시예에 의한 절연성 방열층(20,20')의 경우 배터리셀(200)과 접촉한 뒤 외부에서 가해지는 진동에도 배터리셀과의 접촉상태를 계속 유지하기 위한 물성으로 압축변형력 이외에도 소정의 점착특성을 갖는데, 소정의 점착특성만으로는 냉각판(10)에 패드층을 계속 부착시키기 어려울 수 있고, 이로 인해서 별도의 고정부재(34)를 통해 냉각판(10)에 부착된다. 패드층은 열저항 측면에서는 코팅층보다 클 수 있으나 냉각판(10)에 고정되어 있는 부착특성은 더 우수할 수 있으며, 균일한 두께를 가지도록 제조되기 용이하므로 위치에 관계없이 일정한 방열특성을 발현하게 할 수 있는 이점이 있다. 두께 균일성에 대해서 도 4를 참조하여 설명하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 냉각판(10)은 배터리셀(200)의 외부면 일부를 수용하기 위해서 배터리셀(200)의 외부면 형상에 정합되는 형상으로 제조되고, 일예로 원통형 배터리셀(200)에 대응해서 길이방향으로 산(a1,a2)과 골(b1)이 연속된 파형의 단면을 가지는데 파형의 단면을 갖는 냉각판(10)에 절연성 방열층 형성조성물을 처리해 두께가 균일한 코팅층을 제조하는 것은 용이하지 않다. 즉 냉각판(10)의 상부에 처리된 절연성 방열층 형성조성물은 액상인 성상과 중력으로 인하여 산(a1,a2)에서 골(b1) 방향으로 흐름이 발생할 수 있고, 이로 인해서 산(a1,a2) 부근에 형성된 절연성 방열층(20")의 두께(d1)가 골(b1) 부근에 형성된 절연성 방열층(20")의 두께(d2) 보다 얇을 수 있다. 이러한 두께 차이로 인해 산(a1,a2) 부근에서는 내전압 특성의 저하로 인한 쇼트발생 우려가 커지고, 골(b1) 부근에서는 증가된 두께로 인해서 열저항이 증가되어 열전달 효율이 저하될 우려가 있으며, 오목부의 곡률이 작아짐에 따라서 배터리와 접촉면적이 초도 설계보다 감소함에 따라서 열전달 효율의 감소 폭은 더욱 커질 수 있다. 그러나 절연성 방열층(20,20')을 패드층으로 제조하여 냉각판(10)에 부착 시 냉각판(10)의 형상과 위치에 관계없이 균일한 두께의 절연성 방열층을 구비시킬 수 있는 이점이 있다.
상술한 절연성 방열층(20,20')은 고분자매트릭스(21) 내 방열필러(22)가 분산된 형태일 수 있다.
상기 고분자매트릭스(21)는 소정의 두께를 가지는 시트를 형성할 수 있는 통상적인 고분자 화합물 그 자체이거나, 또는 고분자화합물이 가교되어 형성된 것일 수 있다.
다만, 도 4에 도시된 것과 같이 배터리셀(200)이 냉각부재(100)의 패턴 내 수용된 후 냉각부재(100)와 배터리셀(200) 간에 면접촉이 되고, 더 나아가 패턴과 배터리셀(200) 외부면 간 정합되지 못하여 이들 간 이격된 공차가 존재해도 보유한 압축변형력으로 인해서 밀착특성을 향상시켜서 접촉면적을 증가되며, 소정의 점착특성의 발현으로 진동 등 외력에 의해서 들뜸이 최소화 되고, 조립된 배터리셀(200)과 냉각부재(100)의 상하 방향이나 좌우방향으로 가해지는 외력에도 절연성 방열층(20)이 온전히 유지될 수 있도록 절연성 방열층(20)은 적절한 경도, 압축특성과, 외력에도 냉각판과의 계면에서 들뜸이 발생하지 않는 부착성 등의 물성을 보유하는 것이 바람직하다. 이에 따라 일예로 절연성 방열층(20,20')은 쇼어 경도가 60 이하, 다른 일예로 35 ~ 50 일 수 있다. 만일 쇼어 경도가 50을 초과할 경우 절연성 방열층(200)의 압축변형이 적어서 배터리셀(200)과 절연성 방열층(20) 간의 계면의 밀착력이 충분히 발현되기 어려움에 따라서 방열특성 개선이 미미할 수 있다. 또한, 쇼어 경도가 35 미만일 경우 배터리셀(200)을 장착하거나, 절연성 방열코팅층을 형성시키는 공정 등에서 작업성이 현저히 저하될 우려가 있다. 한편, 본 발명에서 개시하는 쇼어 경도는 쇼어 OO 경도를 의미한다.
또한, 상기 절연성 방열층(20,20')의 고분자매트릭스(21)는 상술하는 물성을 발현할 수 있는 재질인 경우 제한이 없다. 다만 통상적인 매트릭스로 널리 사용되는 에폭시의 경우 경도가 높아 상술한 물성을 만족하기 어렵고, 배터리셀(200)의 상하, 좌우 이동에 따라서 쉽게 깨질 수 있어서 본 발명에 따른 절연성 방열층(20,20')의 고분자 매트릭스 재질로써 바람직하지 못하다. 이에 바람직하게는 상기 고분자매트릭스(21)는 재질이 실리콘계, 아크릴계 등 일 수 있고, 보다 바람직하게는 실리콘계일 수 있다. 구체적으로 상기 고분자매트릭스(21)는 비닐기를 말단에 함유한 폴리디메틸실록산이 부가중합되어 가교된 것일 수 있으며, 이를 통해 상술한 물성을 모두 달성하고, 균일한 두께의 코팅층을 구현하기에 유리할 수 있다.
또한, 상기 방열필러(22)는 방열코팅층에 구비되는 통상적인 방열필러 중 저항 및/또는 유전율이 큰 것이 사용되는 것이 절연특성의 발현에 있어서 중요하다. 이에 대한 일예로 상기 방열필러(22)는 알루미나, 이트리아, 지르코니아, 질화알루미늄, 질화붕소, 질화규소, 탄화규소 및 단결정 실리콘 등을 사용할 수 있다.
또한, 상기 방열필러(22)는 평균입경이 0.5 ~ 200㎛일 수 있다. 다만, 본 발명의 일 실시예에 의하면 상기 방열필러는 평균입경이 50㎛이하, 다른 일 예로 20 ~ 40㎛일 수 있다. 여기서 방열필러의 입경은 형상이 구상인 경우 직경이며, 형상이 다면체이거나 비정형일 경우 표면의 서로 다른 두 지점 간 직선거리 중 최장거리를 의미한다.
또한, 상기 방열필러(22)는 절연성 방열층(20,20') 내 함량을 높이면서도 방열필러로 인한 절연성 방열층(20,20')의 유연성 및 압축특성의 저하를 최소화하기 위하여 상기 방열필러는 서로 다른 입경을 갖는 몇 개의 입경군으로 설계될 수 있다. 일예로 상기 방열필러는 입경이 1 ~ 5㎛인 제1방열필러, 입경이 10 ~ 20㎛인 제2방열필러 및 입경이 25 ~ 40㎛인 제3방열필러를 1: 1.5 ~ 3 : 3.5 ~ 5의 중량비로 포함될 수 있고, 이를 통해서 절연성 방열층 내 함량을 80중량% 이상으로 증가시키고, 목적한 효과를 달성하는데 유리할 수 있다.
또한, 상기 방열필러(22)는 절연성 방열층(20,20') 내 함량이 50 ~ 95중량%, 바람직하게는 60 ~ 85 중량%로 함유될 수 있으며, 이를 통해서 절연특성 저하를 최소화하면서 방열특성을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 절연성 방열층(20,20')은 두께가 300 ~ 5000㎛일 수 있고, 보다 바람직하게는 300 ~ 1000㎛, 더 바람직하게는 300 ~ 500㎛일 수 있다. 두께가 300㎛ 미만일 경우 배터리셀(200)이 냉각부재(100,100')에 형성된 패턴에 수용된 후 넓은 접촉면적으로 밀착되기 위한 압축특성 발현이 어려울 수 있고, 절연특성의 저하가 우려된다. 특히 냉각판(10)에 형성된 패턴의 산 부분과 골 부분에는 절연성 방열층의 두께 차이가 유발될 수 있는데, 산 부분에 형성된 절연성 방열층의 두께가 얇아져서 절연특성이 문제될 수 있다. 또한, 두께가 5000㎛ 초과 시 열저항이 증가하여 원활한 방열이 어려울 수 있다. 또한, 냉각판(10)에 형성된 패턴 상에 코팅을 통해 해당 두께를 구현하기 어려울 수 있으며, 패드층으로 구현한 뒤 부착할 경우에도 패턴에 패드층을 부착하기가 용이하지 않을 수 있다. 또한, 유연성이 저하되어 패턴의 형상에 맞춰서 들뜨지 않게 부착되기 어려울 수 있다. 바람직하게는 1㎛ 이하일 수 있는데, 이를 초과 시 코팅을 통해서 절연성 방열층을 구현하는 것은 매우 어려워질 수 있다. 이에 따라서 코팅을 통한 소정의 두께를 구현 가능하고, 부착 시에도 공정이 용이하고 다양한 형상의 패턴에도 밀착되어 냉각판 상에 고정되기 위하여 더욱 바람직하게 300 ~ 500㎛ 두께를 가질 수 있다.
보다 바람직하게는 절연성 방열층은 두께가 300 ~ 1000㎛이면서 쇼어 경도가 35 ~ 50일 수 있으며, 이를 통해 절연특성을 담보하면서 상승된 방열특성을 구현학 유리할 수 있다.
상술한 절연성 방열층(20,20')을 형성시키는 절연성 방열층 형성조성물에 대해서 설명하면, 일 예로 상술한 것과 같이 바인더 수지로써 실리콘계 수지인 비닐기를 말단에 함유한 폴리디메틸실록산, 방열필러로써 알루미나 및 용매를 포함하고, 기타 경화 시 필요한 촉매나 경화제를 더 함유할 수 있다. 또한 점도가 50,000 ~ 200,000cPs일 수 있으며, 이를 통해서 두께가 300㎛ 이상을 갖는 코팅층을 형성시키기 용이하며, 만일 점도가 이를 만족하지 못할 시 300㎛ 이상의 두께를 갖는 코팅층의 형성이 어려울 수 있다. 또한, 이를 벗어나 낮거나 높은 점도는 균일한 두께를 갖는 절연성 방열층의 구현이 어려울 수 있다.
이러한 절연성 방열층 형성조성물은 코팅 시 바람직하게는 함침을 통해서 코팅층이 형성될 수 있는데, 다른 방법의 경우 굴곡진 패턴을 갖는 냉각판(10)에 300㎛ 이상의 두께를 가지면서 위치에 관계없이 균일한 두께로 절연성 방열층을 형성시키기 어려울 수 있다. 냉각판(10) 상에 처리된 절연성 방열층 형성조성물은 일예로 열을 통해 경화될 수 있으며, 경화조건은 130 ~ 160℃에서 10 ~ 30분일 수 있다. 다만 경화조건은 사용되는 바인더 수지의 종류 등을 고려해 적절히 변경할 수 있다.
한편, 도 4에 도시된 것과 같이 상기 절연성 방열층(20)이 코팅층인 경우 냉각판(10)과의 부착특성을 개선시키기 위하여 냉각판(10)과 절연성 방열층(20) 사이에 프라이머층(30)을 더 포함할 수 있다. 냉각판(10)에 패턴이 형성될 경우 코팅층의 형성, 부착특성 유지가 어려울 수 있는데, 프라이머층(30)은 코팅층인 절연성 방열층(20)의 부착특성을 개선에 도움이 될 수 있다. 상기 프라이머층(30)은 두께가 5 ~ 30㎛일 수 있고, 5㎛ 미만일 경우 진동 등의 외력에 코팅층인 절연성 방열층의 박리가 발생할 수 있으며, 30㎛를 초과시 부착특성 개선 효과가 미미하고, 열저항이 증가하여 방열특성이 저하될 우려가 있다. 상기 프라이머층(30)은 바람직하게는 실리콘계 프라이머를 사용할 수 있고, 이를 통해서 실리콘계 수지를 매트릭스로 사용한 절연성 방열층의 부착특성을 더욱 개선시킬 수 있다.
도 5에 도시된 것과 같이 상기 절연성 방열층(20')이 패드층인 경우 냉각판(10)에 고정시키기 위한 고정부재(34)를 더 포함하며, 상기 고정부재(34)는 공지된 점착 또는 접착 물질을 구비한 부재의 경우 제한 없이 사용될 수 있다. 일 예로 점착층을 포함할 수 있고, 바람직하게는 접착력이 2000gf/inch 이상인 점착층일 수 있고, 해당 물성을 발현할 수 있는 재질인 경우 사용에 제한이 없다. 일예로 상기 점착층은 실리콘계 점착제 또는 아크릴계 점착제일 수 있다. 또한, 상기 점착층은 두께가 10 ~ 100㎛일 수 있고, 일예로 50㎛일 수 있다.
한편, 상기 고정부재(34)는 지지층(32) 양면에 점착층(31,33)을 구비한 것일 수 있고, 상기 지지층(32)은 점착층이나 접착층으로만 이루어진 고정부재의 기계적 강도를 담보하며, 일예로 PET 필름일 수 있다. 상기 지지층(24)의 두께는 10 ~ 50㎛일 수 있고, 일예로 25㎛일 수 있다. 또한, 양면의 점착층(31,33)의 경우 실리콘 패드층인 절연성 방열층(20')에 맞닿는 점착층(31)의 경우 실리콘계 점착층일 수 있으며, 냉각판(10)에 맞닿는 점착층(33)은 아크릴계 점착층일 수 있고, 이를 통해 패턴이 형성된 냉각판(10)에 보다 개선된 고정특성을 발현하기에 유리할 수 있다. 또한, 배터리셀과의 밀착됨으로 인해서 실리콘 패드층인 절연성 방열층(20')에는 압력이 가해질 수 있는데, 실리콘계 점착제는 유연성, 압축특성, 탄성특성이 우수함에 따라서 절연성 방열층(20')에 가해지는 압력에도 절연성 방열층(20')과 의 계면이 들뜨지 않고 부착상태를 유지할 수 있는 이점이 있다. 만일 유연성, 압축특성이 없는 점착층이 사용될 경우 점착력은 우수해도 절연성 방열층(20')에 압력이 가해질 때 절연성 방열층(20')과 점착층 간의 계면에 들뜸이 발생하거나 점착층에 크랙 등의 손상이 발생할 우려가 있다.
상기 절연성 방열층(20')이 절연테이프일 경우 두께는 일예로 50㎛ ~ 2.5㎜, 또는 50 ~ 1000㎛ 일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
한편, 상술한 상기 냉각부재(100,100')는 절연특성을 보다 향상시키기 위해 절연부재를 더 구비할 수 있다. 도 6을 참조하여 설명하면, 냉각부재(100")는 절연성 방열층(20) 상에 절연부재(40)가 밀착되어 구비될 수 있다. 상기 절연부재(40)와 절연성 방열층(20) 사이에는 공기층이 실질적으로 존재하지 않을 수 있고, 이를 통해 공기층으로 인한 열전달 효율 감소가 방지될 수 있다. 이를 위해 상기 절연부재(40)는 밀착력이 우수하도록 열에 의한 수축특성을 갖는 재질일 수 있다.
또한, 상술한 냉각부재(100,100',100")는 길이방향을 따라 소정의 길이를 갖는 판형이거나, 또는 도 7에 도시된 것과 같이 배터리모듈의 한정된 공간 내 배터리셀의 개수를 늘리면서 각각의 배터리셀과 냉각부재(110) 간 접촉면적을 확보 및 증가시키기 위해 냉각부재(110)가 길이방향을 따라서 2회 이상 절곡된 형태일 수도 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
상술한 냉각판(10)과 절연 방열층(20,20')을 구비하는 냉각부재(100,100',100")는 상기 배터리셀(200)의 외부면 적어도 일부가 수용되어 면접촉 되도록 길이방향을 따라서 냉각부재(100,100',100")의 주면(100A,100B)에 소정의 패턴이 형성된다. 상기 패턴은 배터리셀(200)의 외부면의 적어도 일부와 정합되는 형상을 가질 수 있고, 이를 통해 배터리셀(200)과 냉각부재(100,100',100")의 주면(100A,100B) 사이에 공기층 없이 용이하게 밀착되어 면접촉 할 수 있는 이점이 있다.
상기 배터리셀(200)의 형상인 원통형인 경우를 상정하여 설명하면 상기 패턴은 도 1 내지 3에 도시된 것과 같이 파형단면의 냉각판(10)에 의해 유래된 것이거나, 또는 도 8 및 도 9에 도시된 것과 같이 굴곡지지 않은 판상의 냉각판(11) 상에 형성된 파형단면의 절연성 방열층(26,26')에 의해 유래된 것일 수 있다. 또한, 상기 파형단면은 배터리셀(200,210) 외부면 형상, 상기 외부면과 면접촉되는 냉각부재(100,100',100",120,120') 주면의 면적, 냉각부재(100,100',100",120,120') 길이방향을 따라 배치되는 배터리셀(200,210) 간의 간격 등을 고려하여 적절히 변형될 수 있다.
한편, 도 8 및 도 9에 도시된 절연성 방열층(26,26')은 냉각판(11)을 기준으로 상, 하 파형이 대칭되도록 패턴이 형성되었으나, 이에 제한되지 않고 상부에 형성된 파형과 하부에 형성된 파형 간에 비대칭이 되도록 형성될 수 있고, 파형의 크기, 모양도 다를 수 있다. 또한, 상부에 형성된 파형도 동일한 모양과 크기의 파형이 반복될 수도 있고, 서로 다른 모양과 크기의 파형을 포함할 수도 있음을 밝혀둔다.
또한, 상기 냉각판(11) 역시 내부에 냉매가 흐를 수 있는 이동채널(2)을 적어도 하나 이상 구비할 수 있다.
또한, 절연성 방열층(26,26')은 파형단면을 갖도록 형성된 성형된 것일 수 있고, 일예로 고분자매트리스(27) 내 방열필러(28)를 구비하는 성형층일 수 있다. 상기 성형층은 상술한 코팅층인 절연성 방열층(20)에서의 설명과 동일하여 이하 생략한다.
본 발명은 상술한 냉각부재(100,100',100",110,120) 및 상기 냉각부재(100,100',100", 110,120)의 주면에 형성된 소정의 패턴 상에 다수 개의 배터리셀(200,210)을 면접촉하여 배열되는 배터리모듈(1000,2000,2000')을 구현할 수 있다. 상기 배터리셀(200,210)은 공지된 이차전지의 경우 제한없이 사용할 수 있으며, 일예로 리튬이온 전지일 수 있다. 상기 배터리셀(200,210)은 배터리모듈의 목적하는 전기용량 등을 고려하여 적절한 크기를 가질 수 있다. 또한, 상기 배터리셀(200,210)의 형상은 원통형일 수 있는데, 이에 제한되는 것은 아니며 공지의 배터리 형상을 제한 없이 채용할 수 있다. 또한,
배터리모듈(1000,2000,2000') 내 구비되는 배터리셀(200,210)의 개수는 배터리모듈(1000,2000)의 전기용량, 부피를 고려하여 적절히 변경될 수 있어서 본 발명은 이에 대해 한정하지 않는다.
하기의 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하기로 하지만, 하기 실시예가 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니며, 이는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것으로 해석되어야 할 것이다.
<실시예1>
평판형의 알루미늄 부재에 도 1과 같은 파형의 패턴을 형성시켰다. 구현된 알루미늄 부재의 냉각판 상에 실리콘계 프라이머를 두께 15㎛로 형성시킨 뒤 점도가 10,000cps인 절연성 방열층 형성 조성물(비닐기를 양말단에 함유한 폴리디메틸실록산 20중량%, 백금촉매 0.8중량%, 잔량의 평균입경이 32㎛인 알루미나)에 함침시킨 뒤 140℃에서 15분간 열을 가해 경화시켜 최종 두께 400㎛인 절연성 방열층이 형성된 도 10과 같은 냉각부재를 형성시켰다.
구현된 냉각부재의 절연성 방열층의 내전압(breakdown voltage)은 6.5kV/mm이었고, 열전도율은 1.5W/m·K , 쇼어 OO 경도는 45 이었다. 이때, 쇼어 OO 경도는 동일한 절연성 방열층 형성조성물을 이형필름 상에 최종 두께가 400㎛가 되도록 동일한 방법으로 구현한 뒤, 제조된 패드 타입의 절연성 방열층의 쇼어 OO 경도를 측정하였다.
<비교예1>
실시예1과 동일하게 실시하여 제조하되, 냉각판 상에 절연성 방열층 형성 조성물을 처리하지 않고, 두께가 25㎛인 PI 절연필름으로 냉각판을 둘러싼 뒤 총 두께가 6.5mm(돌기 2.5mm)인 돌기가 형성된 고무패드를 둘러싸 도 11과 같은 냉각부재를 형성시켰다.
<실험예1>
실시예1 및 비교예1에 따른 냉각부재의 일면 동일위치에 발열원인 PTC 소자(0.4A, 3.4W)를 부착시킨 뒤 전류를 인가해 발열시켰고, 1시간 뒤 발열원이 설치된 일면(TC1)과, 그 반대면(TC2)의 온도를 측정하여 하기 표 1에 나타내었다.
실시예1 비교예1
TC1의 온도(℃) 76 120
TC2의 온도(℃) 69.4 59.7
ΔT(℃) 6.6 60.3
표 1을 통해 확인할 수 있듯이, 절연성 방열층이 구비된 실시예1에 따른 냉각부재는 발열원 측과 그 반대측의 온도가 비교예1 보다 현격히 낮고, 냉각판 양 측의 온도차가 적은 것을 통해서 방열특성이 매우 우수하다는 것을 확인할 수 있다.
<실시예2>
알루미늄 재질의 폭이 15㎝인 평판의 냉각판을 준비했다. 준비된 냉각판에 직경이 10㎝인 원통형 배터리 단면에서 원주의 1/3이 수용되도록 도 1과 같은 길이방향으로 산과 골이 교대로 형성된 패턴을 형성시켰다. 이후, 실시예1에서 사용된 것과 동일한 절연성 방열층을 동일한 방법으로 형성시켜 하기 표 2와 같은 냉각부재를 구현했다.
<실시예 3 ~ 7>
실시예2와 동일하게 실시하여 제조하되, 절연성 방열층의 두께, 경도, 재질을 하기 표 2와 같이 변경하여 하기 표 2와 같은 냉각부재를 형성시켰다. 이때, 실시예5 ~ 6은 쇼어경도를 조절하기 위하여 경화도를 증가시켰고, 구체적으로 경화시간을 각각 25분, 45분으로 변경하여 쇼어 경도가 50, 60인 절연성 방열층을 구현했다.
이때, 실시예7은 실시예1과 동일한 함량으로 동일 종류의 방열필러를 사용하되, 매트릭스 형성성분으로 비스페놀A 에폭시 성분(국도, YG-011) 100 중량부에 대하여 경화제 DICY를 3 중량부, 용매로써 메틸에틸케톤 200 중량부 혼합하여 절연성 방열층 형성조성물을 제조하였고, 150℃로 30분 간 경화시켰다.
<실험예2>
원통형 배터리에서 발생하는 발열의 방열특성을 간이 평가하기 위하여 원통형 배터리에 대응되는 직경이 10㎝이고 길이가 15㎝인 원통형의 알루미늄 도관을 준비했다. 상기 알루미늄 도관을 발열시키기 위하여 도관 내벽에 발열원인 PTC 소자(0.4A, 3.4W)를 3개 이격시켜 부착시켰다. 이후 실시예2 ~ 실시예7에 따른 냉각부재 일면의 어느 한 골부분에 준비된 원통형 알루미늄 도관을 수용시킨 뒤 PTC 소자에 전류를 인가해 발열시켰고, 알루미늄 도관이 수용된 측의 냉각부재 일면과 그 반대면의 온도를 측정한 뒤 온도차를 계산했고, 실시예2의 온도차를 100%로 기준해서 다른 실시예에서 계산된 온도차를 상대적인 백분율로 표 2에 나타냄으로써 실시예2에 대비한 방열특성을 살펴보았다. 방열특성이 100% 보다 크다는 것은 발열원 측 일면과 그 반대면의 온도차이가 더 크다는 것이며, 결국 두께 방향 방열특성이 실시예2 보다 좋지 못한 것을 의미한다.
절연성방열층 실시예2 실시예3 실시예4 실시예5 실시예6 실시예7
매트릭스 재질 가교된 비닐기 말단 함유 폴리디메틸실록산 가교된 비스페놀A형에폭시
두께(㎛) 400 300 200 400 400 400
쇼어 OO 경도 45 45 45 50 60 -
방열특성(%) 100 105 121 103 114 143
표 2에서 확인할 수 있듯이,
절연성 방열층의 두께가 감소할 경우 열저항 감소로 방열특성이 향상되어야 하나, 쇼어 OO 경도가 45로 동일한 경우에도 두께가 300㎛ 미만인 실시예4의 경우 실시예3에 대비해 방열특성이 큰 폭으로 저하되었다. 이러한 결과는 두께 감소로 인한 절연성 방열층의 압축 변형량이 적고 이로 인해서 원통형 알루미늄 도관 외부면과 절연성 방열층 간의 밀착력이나 밀착면적이 감소됨에 따른 결과로 예상된다.
또한, 두께가 400㎛로 동일한 경우에도 쇼어경도가 50, 60으로 각각 증가할 때 방열특성이 저하되었으며, 특히 실시예6은 실시예5에 대비해 큰 폭으로 방열특성이 저하된 것을 알 수 있다.
한편, 재질을 에폭시로 변경한 실시예7의 경우 방열특성이 실시예2보다 현저히 저하되었다.
이상에서 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.

Claims (12)

  1. 다수 개의 배터리셀과 접촉하여 상기 배터리셀에서 방출되는 열을 외부로 전달시키는 냉각판을 구비한 배터리모듈용 냉각부재로서, 상기 배터리모듈용 냉각부재는 길이방향을 따라서 주면에 배터리셀의 외부면 적어도 일부를 수용하도록 형성된 소정의 패턴을 포함하고,
    상기 소정의 패턴 상에 수용될 배터리셀과 냉각판 사이에 개재되도록 상기 냉각판의 외부면 일부 또는 전부를 피복하는 절연성 방열층을 포함하는 배터리모듈용 냉각부재.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 패턴은 파형단면의 냉각판 또는 파형단면의 절연성 방열층에 의해 형성된 것을 특징으로 하는 배터리모듈용 냉각부재.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 배터리셀은 원통형인 것을 특징으로 하는 배터리모듈용 냉각부재.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 냉각판은 내부에 냉매가 흐르는 이동통로를 적어도 하나 구비하는 것을 특징으로 하는 배터리모듈용 냉각부재.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 절연성 방열층의 내전압이 5kV/mm 이상인 것을 특징으로 하는 배터리모듈용 냉각부재.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 절연성 방열층은 실리콘계 매트릭스 내 절연성 방열필러가 분산된 코팅층 또는 패드층인 것을 특징으로 하는 배터리모듈용 냉각부재.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 절연성 방열층은 두께가 300 ~ 5000㎛인 배터리모듈용 냉각부재.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 절연성 방열층은 코팅층이며 상기 코팅층과 냉각판 사이에 실리콘계 프라이머층을 더 포함하거나
    상기 절연성 방열층은 패드층이며 상기 패드층과 냉각판 사이에 점착층을 포함하는 고정부재를 더 포함하는 배터리모듈용 냉각부재.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 절연성 방열층은 두께가 300 ~ 1000㎛이며, 쇼어 OO 경도가 35 ~ 50인 것을 특징으로 하는 배터리모듈용 냉각부재.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 냉각부재는 절연성 방열층 상에 밀착되어 구비되는 절연부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리모듈용 냉각부재.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 배터리모듈용 냉각부재; 및
    상기 냉각부재의 패턴 내 외부면 적어도 일부가 수용된 다수 개의 배터리셀;을 포함하는 배터리모듈.
  12. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 배터리모듈용 냉각부재를 포함하는 전기자동차.
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